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Die Erfindung betrifft einen Mauerstein nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bestehend aus zwei im Abstand zueinander angeordneten und im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Seitenwänden, die über zwei außenliegende, Seitenflächen bildende Stegelemente und zumindest einen Längssteg miteinander verbunden sind, wobei zwischen dem Längssteg und jeweils einem Stegelement Hohlräume zur Aufnahme eines wärmedämmenden Materials ausgebildet sind, wobei zumindest ein Stegelement als Mehrfachsteg mit zumindest zwei Stegen ausgebildet ist, wobei die Stege über zumindest eine Querrippe miteinander verbunden sind, und wobei zwischen den Stegen des Mehrfachstegs mehrere, vorzugsweise identisch ausgebildete Kanäle angeordnet sind, zwischen denen jeweils eine Querrippe angeordnet ist.
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Derartige Mauersteine sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der
DE 20 2007 016 864 U1 und entsprechend aus der
EP 2 003 259 A2 . Aufgrund des relativ hohen Lochanteils (Hohlräume und Kanäle) eignen sich diese Mauersteine nur bedingt für eine Verwendung in Gebieten mit erhöhtem Erdbebenrisiko.
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Darüber hinaus sind Mauersteine bekannt, die mit Beton- oder Mörtelverfüllung als Schalldämmsteine eingesetzt werden. Da derartige Schalldämmsteine einen sehr geringen Wärmedurchgangswiderstand aufweisen, sind sie für den Aufbau einer Außenwand nicht geeignet bzw. erfordern ergänzend ein Wärmedämmverbundsystem, das auf die Außenfläche der Außenwand aufzubringen ist.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Mauerstein derart weiterzubilden, dass er einerseits eine ausreichende mechanische Festigkeit hat, so dass er auch im Geschosswohnungsbau und auch in Erdbebengebieten einsetzbar ist und er darüber hinaus einen hohen Wärmedurchgangswiderstand aufweist, so dass der Mauerstein ergänzend auch zum Aufbau einer Außenwand eines Gebäudes einsetzbar ist.
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Die Lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt durch einen Mauerstein mit den Merkmalen des Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Mauersteins sind in den Unteransprüchen definiert.
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Erfindungsgemäß ist ein Mauerstein bestehend aus zwei im Abstand zueinander angeordneten und im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Seitenwänden, die über zwei außenliegende Seitenflächen bildende Stegelemente und zumindest einen Längssteg miteinander verbunden sind, wobei zwischen dem Längssteg und jeweils einem Stegelement Hohlräume, insbesondere zur Aufnahme eines Wärmedämmmaterials, ausgebildet sind, wobei zumindest ein Stegelement als Mehrfachsteg mit zumindest zwei Stegen ausgebildet ist, wobei die Stege über zumindest eine Querrippe miteinander verbunden sind, und wobei zwischen den Stegen des Mehrfachstegs mehrere, vorzugsweise identisch ausgebildete Kanäle angeordnet sind, zwischen denen jeweils eine Querrippe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenanteil der Hohlräume und der Kanäle an einer Gesamtfläche des Mauersteins (Aufstandsfläche des Mauersteins) kleiner oder gleich 45% beträgt.
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Die Ausgestaltung des Stegelements als Mehrfachsteg, insbesondere Doppelsteg, hat den Vorteil, dass der Mauerstein insbesondere im Bereich der Stegelemente eine hohe Festigkeit aufweist, die seine Tragfähigkeit verbessert, so dass der Mauerstein nicht nur im Einfamilienhausbau, sondern auch im Geschosswohnungsbau verwendbar ist. Darüber hinaus ist durch eine Füllung des erfindungsgemäßen Mauersteins im Bereich der Hohlräume und/oder Kanäle mit Wärmedämmmaterial ein hoher Wärmedurchgangswiderstand erzielbar. Hierdurch kann ggf. auf ein Wärmedämmverbundsystem im Außenfassadenbereich verzichtet werden bzw. führt ein solches Wärmedämmverbundsystem zu einer weiteren Verbesserung des Wärmedurchgangswiderstandes, was letztendlich zur Erstellung eines wirtschaftlichen Gebäudes führt, welches sich durch einen geringen Energiebedarf pro Flächeneinheit auszeichnet. Aufgrund des erfindungsgemäß auf Werte kleiner oder gleich 45% begrenzten Lochanteils (bezogen auf eine die Hohlräume und Kanälen beinhaltende Fläche des Mauersteins; Aufstandsfläche des Mauersteins) ergibt sich ein hochtragender (Rohdichteklasse vorzugsweise > 0,75), verglichen mit dem Stand der Technik relativ schwerer Mauerstein, der neben guten Schall- und Wärmedämmeigenschaften auch eine hervorragende Erdbebensicherheit aufweist und deshalb auch in Erdbebengebieten problemlos verarbeitet werden kann.
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Der erfindungsgemäße Mauerstein stellt bei entsprechender Weiterbildung einen hochfesten Schalungsstein aus beispielsweise gebranntem Ton dar, der mit hoch wärmedämmenden, sowie schallabsorbierenden Füllkörpern insbesondere gleicher Dicke hergestellt werden kann. Hierdurch wird ein erheblicher Rationalisierungseffekt bei der Herstellung derartiger Mauersteine erzielt. Insbesondere durch vorkonfektionierte Dämmstoffe können Mauersteine mit hohen Wärmedurchlasswiderständen bei vergleichsweise geringen Herstellungskosten hergestellt werden. Die hohe Stabilität wird erfindungsgemäß durch die zumindest doppelwandige Ausführung des außenliegenden Stegelementes bzw. der außenliegenden Stegelemente des Mauersteins erzielt. Zudem kann der Mauerstein eine überdurchschnittliche Scherbenbruchfestigkeit aufweisen, die zu einer Einstufung des Mauersteins in zumindest die Steinfestigkeitsklasse 8 führt. Vorzugsweise beträgt die Einzelsteinfestigkeit senkrecht zur Wandlängsrichtung > 1,5 N/mm2.
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Die Dämmstoffelemente können dabei entweder im Hinblick auf die Wärmedämmung oder im Hinblick auf die Schalldämmung optimiert ausgebildet werden. Ebenso lässt sich eine bisher unerreichte Kombination gleichzeitig beider Eigenschaften erreichen. Bei einer möglichen vorgesehenen Rohdichte des Mantelsteinmaterials bzw. des Ziegelscherbens von vorzugsweise unter 1,6 kg/dm3 lässt sich bei entsprechendem Füllmaterial eine äquivalente Wärmeleitfähigkeit von ≤ 0,10 W/m2K erreichen.
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In einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen den beiden Stegen des Mehrfachstegs mehrere, insbesondere identisch ausgebildete Kanäle angeordnet sind, zwischen denen jeweils eine Querrippe angeordnet ist. Die identisch ausgebildeten Kanäle können – wenn sie nicht mit Dämmstoff gefüllt sind – der Luftführung dienen. Durch mehrere Querrippen wird die mechanische Festigkeit des Mauersteins wesentlich verbessert.
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Es ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Stegelemente auf beiden Seiten des Mauersteins als Doppel- oder Mehrfachstege identisch ausgebildet sind.
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Die Kanäle sind vorzugsweise mit im Wesentlichen rechteckförmigem Querschnitt ausgebildet, höchst vorzugsweise mit jeweils abgerundeten Eckbereichen, was die Stabilität des Mauersteins günstig beeinflusst.
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Die Kanäle können ihre größte Erstreckung jeweils in Richtung der Längsstege aufweisen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Kanäle ihre größte Erstreckung jeweils in Richtung der Querrippen aufweisen.
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Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Mauersteins sieht vor, dass eine Mehrzahl von Reihen von in Richtung der Längsstege hintereinander angeordneten Kanälen vorgesehen ist, wobei benachbarte Reihen in der Richtung der Längsstege gegeneinander versetzt angeordnet sein können.
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Die Kanäle und/oder die Hohlräume können bezogen auf eine mittlere Längsebene des Mauersteins, d. h. eine senkrecht zu den Seitenwänden und mittig zwischen den Seitenflächen angeordnete Ebene symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet bzw. angeordnet sein.
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Die Hohlräumen können in wenigstens zwei Gruppen von Hohlräumen unterteilt angeordnet sein, zwischen welchen Gruppen wiederum Kanäle angeordnet sein können.
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Eine besondere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Mauersteins sieht vor, dass im Bereich der Hohlräume wenigstens ein im Wesentlichen geradlinig durchlaufender Mittelquersteg ausgebildet ist.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Mauerstein eine im Wesentlichen punktsymmetrische Anordnung der Hohlräume und/oder Kanäle aufweist. Alternativ besteht die Möglichkeit, eine im Wesentlichen achsensymmetrische Anordnung der Hohlräume und/oder Kanäle bezogen auf eine in Richtung der Längsstege orientierte Längsachse vorzusehen.
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Im Zuge einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die gegenüberliegend angeordneten Seitenwände des Mauersteins in ihren Außenflächen korrespondierende Verzahnungselemente, insbesondere in Form von Feder und Nut aufweisen.
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Der erfindungsgemäße Mauersteine löst auch ein grundsätzliches Problem kammerartig aufgebauter Mauersteine hinsichtlich deren Schlitzbarkeit. Üblicherweise verlieren aus dem Stand der Technik bekannte Mauersteine durch das Schlitzen und Fräsen der Außenfläche erheblich an mechanischer Festigkeit. Der Grund hierfür liegt darin, dass kammerartig aufgebaute Mauersteine ihr Tragverhalten durch einen über die gesamte Fläche des Mauersteins verlaufenden Schlitz wesentlich verändern. Dieses Problem wird bei dem erfindungsgemäßen Mauerstein durch die Ausgestaltung des Stegelements als Mehrfachsteg beseitigt, da nur der äußere Steg des Stegelements geschlitzt wird und der Mauerstein sein Tragverhalten trotz seines kammerartigen Aufbaus beibehält.
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Vorzugsweise sind die Seitenflächen des Mauersteins in diesem Kontext im Wesentlichen plan ausgebildet, wobei wenigstens ein die Seitenfläche bildendes Stegelement in Querrichtung eine ausreichende Wanddicke zum Ausbilden von Schlitzen für elektrische Leitungen oder dgl. aufweist.
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Ein weiterer wesentlicher Aspekt des Tragverhaltens eines erfindungsgemäßen Mauersteins ist die aufnehmbare Kantenpressung des Mauersteins. Diese Kantenpressung spielt insbesondere bei Einzellasten und hier beispielsweise bei Deckenauflagern eine wesentliche Rolle. Durch eine unumgängliche Durchbiegung einer Decke liegt die Decke nicht flächig auf dem Mauerwerk, bestehend aus entsprechenden Mauersteinen auf. Vielmehr belastet die Decke eine Kante der Mauersteine deutlich stärker. Kammerartig aufgebaute Mauersteine weisen diesbezüglich den grundsätzlichen Nachteil auf, dass der Außensteg des Mauersteins in Folge des Knicktragverhaltens keine erhöhten Eckspannungen und damit Lasten aufnehmen kann. Dieses Problem wird ebenfalls durch den erfindungsgemäßen Mauerstein mit dem als Mehrfachsteg ausgebildeten Stegelement gelöst, da die Stegelemente mit dem Mehrfachsteg zu den Außenflächen einer aus den Mauersteinen hergestellten Wand ausgerichtet sind. Die Erfindung geht auch insofern über die Lehren der
DE 20 2007 016 864 U1 und der
EP 2 003 259 A2 hinaus.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnung.
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1 bis 9 zeigen jeweils eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mauersteins in der Draufsicht auf die Aufstandsfläche des Mauersteins.
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Die 1 bis 9 zeigen einen Mauerstein 1, der aus zwei im Abstand zueinander angeordneten und parallel zueinander verlaufenden Seitenwänden 2, 3 besteht, die über zwei außenliegende glatte Seitenflächen 4 bildende Stegelemente 5 und eine Abfolge von Längsstegen 6 miteinander verbunden sind. Zwischen den Längsstegen 6 und den Stegelementen 5 einerseits und benachbarten Längsstegen 6 andererseits sind Hohlräume 7 ausgebildet, in die Wärmedämmelemente (nicht gezeigt), beispielsweise aus Mineralfasern, eingesetzt sind oder sein können.
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Zwischen jedem Stegelement 5 und dem benachbart angeordneten Längssteg 6 bzw. zwischen benachbart angeordneten Längsstegen 6 sind jeweils zwei Hohlräume 7 in einer Reihe angeordnet, wobei die Hohlräume 7 einer Reihe in Richtung einer Längsachse LA (Projektion der Mittellängsebene MLE auf die Aufstandsfläche) des Mauersteins 1 hintereinander und durch eine Rippe 9 voneinander getrennt angeordnet sind. Die Rippen 9 verlaufen demzufolge rechtwinklig zu den Längsstegen 6.
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Es ist zu erkennen, dass jede Reihe aus Hohlräumen 7 aus einem längeren und einem kürzeren Hohlraum 7 besteht, wobei der kürzere Hohlraum 7 etwa die halbe Länge des längeren Hohlraums 7 aufweist. Die Hohlräume 7 benachbarter Reihen sind alternierend angeordnet, so dass die Rippen 9 benachbarter Reihen aus Hohlräumen 7 versetzt zueinander angeordnet sind.
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Lediglich 2 zeigt eine Ausgestaltung, bei der die Rippen 9 in Querrichtung in etwa fluchtend hintereinander angeordnet sind, wodurch sich ein im Bereich der Hohlräume im Wesentlichen geradlinig durchlaufender Mittelquersteg 12' ergibt.
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Jedes Stegelement 5 ist als Mehrfachsteg mit wenigstens zwei (vgl. 6, links) oder mehr Stegen 10, 11, 11', 11'' ausgebildet, wobei die Stege 10, 11, 11', 11'' über Querrippen 12 und/oder eine Längsrippe 15 miteinander verbunden sind, welche Querrippen aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht vollzählig bezeichnet sind.
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Zwischen den genannten Stegen 10, 11, 11', 11'' des Mehrfachstegs sind mehrere im Querschnitt rechteckige Kanäle 13–13''; 14–14'' angeordnet, zwischen denen jeweils eine Querrippe 12 angeordnet ist. Die Kanäle 13–13''; 14–14'' erstrecken sich über die gesamte Höhe des Mauersteins 1, wie dies auch für die Hohlräume 7 der Fall ist. Manche Ausgestaltungen des Mauersteins 1 besitzen in Längsrichtung orientierte Kanäle 13–13'' (vgl. 1–6), während andere Ausgestaltungen des Mauersteins 1 in Querrichtung orientierte Kanäle 14–14'' (vgl. 7–9). Die Kanäle können unterschiedliche Längen aufweisen.
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Den Figuren ist weiterhin zu entnehmen, dass der Mauerstein 1 im Bereich seiner Seitenwand 2 einen Vorsprung in Form einer Feder 16 und im Bereich seiner Seitenwand 3 eine korrespondierend ausgebildete Ausnehmung in Form einer Nut 17 aufweist, wobei Feder 16 und Nut 17 Verzahnungselemente 16, 17 ausbilden, mit denen benachbart angeordnete Mauersteine 1 miteinander verzahnt sind bzw. sein können.
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Die in den 1 bis 3 enthaltenen Maßangaben (Einheit Millimeter) bedeuten keinerlei Beschränkung des beanspruchten Schutzbereichs. Sie können jedoch dazu dienen, den Lochanteil des Mauersteins 1 bezogen zu die in 1 bis 9 jeweils gezeigte Aufstandsfläche des Mauersteins 1 zu bestimmen.
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Es wird abschließend noch auf spezielle Besonderheiten der Ausführungeformen gemäß den 1 bis 9 einzeln eingegangen:
1 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Mauersteins 1, bei dem die Stegelemente 5 als Vierfachstege ausgebildet sind. Entsprechend existieren auf beiden Seiten des Mauersteins 1 jeweils drei Reihen von in Längsrichtung orientierten Kanälen 13, 13'. Bei der jeweils mittleren Reihe von Kanälen weisen alle Kanäle 13 die selben Abmessungen auf. Bei den jeweils äußeren Kanalreihen besitzen die endständigen Kanäle 13' eine geringere Längserstreckung als die anderen Kanäle 13, vorzugsweise etwa die halbe Längserstreckung. Im zentralen Bereich des Mauersteins 1 befinden sich drei parallele Reihen von Hohlräumen 7. Die gesamte Anordnung aus Kanälen 13, 13' und Hohlräumen 7 ist achsensymmetrisch bezüglich der Längsachse LA.
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Die Ausgestaltung gemäß 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform in 1 nur hinsichtlich der Ausgestaltung und Anordnung der Hohlräume 7. Diese Hohlräume 7 weisen allesamt die gleiche Längserstreckung auf und sind derart angeordnet, dass sich in Querrichtung der bereits erwähnte, im Wesentlichen durchlaufende Mittelquersteg 12' ergibt.
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Gemäß 3 weist der (gegenüber 1 verbreiterete) Mauerstein 1 im zentralen Bereich vier Reihen von Hohlräumen 7 auf. Ansonsten entspricht das Lochmuster, insbesondere im Bereich der Stegelemente 5, dem Lochmuster aus 1. Die Anordnung der Kanäle und Hohlräume in 3 ist punktsymmetrisch bezüglich des Mittelpunkts MP.
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4 zeigt eine Variante des Mauersteins 1, bei der die Hohlräume 7 in zwei Gruppen G angeordnet sind. Zwischen diesen Gruppen G, im zentralen Bereich des Mauersteins 1, finden sich weitere Kanäle 13, 13', die im Wesentlichen wie die Kanäle 13, 13' im Bereich der äußeren Stegelemente 5 angeordnet sind. Das Lochbild ist achsensymmetrisch bezüglich der Längsachse LA.
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Gemäß 5 sind die Stegelemente 5 als Dreifachstege ausgebildet. Die dort vorhandene Kanäle 13, 13' weisen für die äußere Kanalreihe jeweils gleiche Längsabmessungen auf. Die jeweils innere Kanalreihe besitzt endständig in Längsrichtung verkürzte Kanäle 13'. Das Lochbild ist punktsymmetrisch (vgl. 3).
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6 zeigt eine asymmetrische Variante des Mauersteins 1, bei der das linke Stegelement 5 als Doppelsteg und das rechte Stegelement 5 als Vierfachsteg ausgebildet ist. In jeder Kanalreihe finden sich Kanäle 13–13'' mit unterschiedlicher Längserstreckung.
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Gemäß 7 entspricht die Anordnung der Hohlräume im Wesentlichen der Ausgestaltung in 5. Die Stegelemente 5 sind auf beiden Seiten als Doppelstege ausgebildet; die Kanäle 14 sind jeweils als sich in Querrichtung erstreckende Kanäle zueinander identisch ausgebildet.
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Gemäß 8 wechseln sich relativ breite Querkanäle 14 mit Paaren kürzerer Querkanäle 14', 14'' ab. Zwischen diesen letzteren finden sich jeweils kurze Längsrippen 15.
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In 9 sind auch die längeren Querkanäle 14 gemäß 8 durch Paare verkürzter Querkanäle 14', 14'' mit dazwischen befindlicher Längsrippe 15 ersetzt. Die Abfolge der Querkanäle 14', 14'' ist für benachbarte Kanalreihen jeweils alternierend ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mauerstein
- 2
- Seitenwand
- 3
- Seitenwand
- 4
- Seitenfläche
- 5
- Stegelement
- 6
- Längssteg
- 7
- Hohlraum
- 9
- Rippe
- 10
- Steg
- 11
- Steg
- 11'
- Steg
- 11''
- Steg
- 12
- Querrippe
- 12'
- Mittelquersteg
- 13
- Kanal
- 13'
- Kanal
- 13''
- Kanal
- 14
- Kanal
- 14'
- Kanal
- 14''
- Kanal
- 15
- Längsrippe
- 16
- Feder
- 17
- Nut
- G
- Gruppe (von Hohlräumen)
- LA
- Längsachse
- MLE
- mittlere Längsebene
- MP
- Mittelpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202007016864 U1 [0002, 0022]
- EP 2003259 A2 [0002, 0022]
